[发明专利]一种适用于机制砂的小分子膦酸减水剂及其制备方法

权利要求书

1.一种适用于机制砂的小分子膦酸基减水剂，其特征在于，所述小分子膦酸基减水剂具有一条主链和两条功能侧链结构，主链为包含环氧乙烷、环氧丙烷嵌段的单甲氧基聚醚，侧链为包含两个以上氮原子结构的胺类单体，且侧链的氮原子上均连接不易水解的膦酸吸附基团，芳香氮杂环-三嗪类化合物作为主链与功能侧链的连接臂。

2.根据权利要求1所述的适用于机制砂的小分子膦酸基减水剂，其特征在于，所述的小分子膦酸基减水剂结构通式如下：

上述结构通式中，m、n分别为环氧乙烷和环氧丙烷的平均加成摩尔数，m为0~270， n为0~40；a代表胺类单体的结构单元数，在1~45之间。

3.根据权利要求1或2所述的适用于机制砂的小分子膦酸基减水剂，其特征在于，所述小分子膦酸基减水剂，分子量在1600~15600之间。

4.根据权利要求3所述的适用于机制砂的小分子膦酸基减水剂，其特征在于，所述小分子膦酸基减水剂，分子量在3000~13000之间。

5.权利要求1-4中的任意一项所述的适用于机制砂的小分子膦酸基减水剂的制备方法，其特征在于，包含两个反应过程，首先是聚醚、胺类单体与三氯均三嗪碱催化条件下经过亲核取代反应制备核心中间体，随后与亚磷酸、甲醛在酸催化条件下经过曼尼希反应得到所述小分子膦酸基减水剂；

其中单甲氧基聚醚、三乙胺和三氯均三嗪的摩尔比为1: (1.02～1.05) : (1.04～1.06)；

单甲氧基聚醚与胺类单体摩尔比为1: 2.04～2.08；

胺类单体、亚磷酸和醛类单体的摩尔比为1: (1.02～1.05) (a +2) : (1.05～1.08)(a +2)；

所述单甲氧基聚醚，以甲醇为起始剂，使用环氧烷烃作为乙氧基化单体，聚醚重均分子量在1000～12000范围以内；

所述胺类单体是聚乙烯亚胺或具有如下式所示结构：

其中，a代表胺类单体的结构单元数，在1~45之间；

所述醛类单体为甲醛或者多聚甲醛中的一种。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述单甲氧基聚醚用聚合单体环氧烷烃，包括环氧乙烷单独使用或环氧乙烷与环氧丙烷混合两种类型，其中后者环氧丙烷的质量应控制在聚醚总体环氧烷烃质量的30%以内。

7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述胺类单体选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、多乙烯多胺中的任意一种。

8.根据权利要求5所述方法，其特征在于，具体包括如下两个步骤：

(1) 核心中间体的制备：将单甲氧基聚醚、三乙胺和三氯均三嗪加入到反应釜中，100～130℃之间，反应时间在1～3小时，随后在上述反应液中加入胺类单体和水继续反应，反应时间在3～7小时，维持100～130℃反应温度至反应结束，减压抽真空除去挥发性物质，得到核心中间体；

(2) 减水剂的制备：向上述核心中间体中加入催化剂、亚磷酸和醛类单体，100～120℃之间，以体系自身压力，搅拌反应6～10小时，待反应结束后，过滤除去不溶性物质，加碱中和，然后加水稀释到固含量为30%～40%，得到膦酸基改性的新结构减水剂成品；

步骤(1)所述第二阶段反应中水的用量为单甲氧基聚醚质量的20%-50%；

步骤(2)中所述催化剂为强酸性均相催化剂，选自浓盐酸、浓硫酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸或磷酸；或是非均相催化剂；

步骤(2)中所述催化剂用量为单甲氧基聚醚质量的0.6%-0.8%。

9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，步骤(2)中不再额外加入反应溶剂水，反应体系中的水为步骤(1)和醛类单体引入。

10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，步骤(2)中所述加碱中和，使用10%～30%的NaOH水溶液，将反应体系中和至PH=7。